JP5052405B2 - 自動投入システム - Google Patents

Description

本発明は、携帯電話基地局等の無人基地局に設置した遮断器がトリップした時に安全を確認して再投入することができる自動投入システムに関するものである。

無人基地局に設置した遮断器がトリップした場合に、遮断器に接続した自動投入装置により遠隔地に通知するものがある（例えば、特許文献１参照）しかしながら、これはトリップの詳細な原因が把握できないため、遠隔操作により再投入した場合に、過電流等が流れて負荷機器等に影響を与える恐れがあった。

また、前記のような問題を解決するものとして遮断器の遮断原因を計測して表示する自動投入システムも開発されている。（例えば、特許文献２参照）。しかし、これは無人基地局において表示されるものであり、これを遠隔地に表示するためには別途通信装置が必要であり、コストがかかるという問題点があった。
特開平０７−１９２５９６号公開公報 特開２００６−１５６０７１号公開公報（特に、段落０１１０）

本発明は前記のような従来の問題点を解決して、
自動投入装置で計測した計測信号をマトリックス的に組み合わせて、
自動投入システムの状態を判断することにより、通信装置を不要としながらも自動投入装置の状態を遠隔地で把握できる自動投入システムを提供する。

本発明の自動投入システムは、
遮断器を自動投入する自動投入装置に
遮断器の状態を計測する遮断器計測手段と
自動投入装置の状態を検出する自動投入装置計測手段と
を備えた自動投入システムであって、
前記遮断器計測手段と自動投入装置計測手段により計測した計測信号を
自動投入システムの状態を表す複数の状態信号として信号出力手段により対応する複数の信号線を介して遠隔地に出力して、
この遠隔地において前記複数の状態信号をマトリックス的に組み合わせて自動投入システムの状態を判断する状態判定手段を備えた
ことを特徴とするものである。

そして、この発明において、遮断器計測手段と自動投入装置計測手段にて計測した複数の計測信号を制御部で異常判定し状態信号として信号出力手段により出力することが好ましいものである。

前記した本発明の自動投入システムは、
遮断器を自動投入する自動投入装置に
遮断器の状態を計測する遮断器計測手段と
自動投入装置の状態を検出する自動投入装置計測手段と
を備えた自動投入システムであって、
前記遮断器計測手段と自動投入装置計測手段により計測した計測信号を
自動投入システムの状態を表す複数の状態信号として信号出力手段により対応する複数の信号線を介して遠隔地に出力すれば、
この遠隔地において前記複数の状態信号をマトリックス的に組み合わせて自動投入システムの状態を判断する状態判定手段を備えているので
自動投入システムの状態を把握することができ、遠隔地において遠隔操作するか基地局に作業員を派遣するかの対応を的確に行うことができるものである。また、計測信号を遠隔地に接点出力にて出力するため、別途に通信装置を用意する必要がなく安価にシステムを構成できるものである。

さらに、遮断器計測手段と自動投入装置計測手段にて計測した複数の計測信号を制御部で異常判定し状態信号として信号出力手段により出力するものとすることにより、より詳細に自動投入システムの状態を把握することができるものである。

次に、本発明の自動投入システムの実施形態を図に基づいて説明する。
本発明の自動投入システムは、例えば図１のブロック図に示す無人基地局に設置した遮断器１と自動投入装置２と、図２のブロック図に示す遠隔地の自動投入システムの状態を判断する状態判定手段３と表示手段４を備えた受信装置からなるものである。

前記遮断器１は過電流や漏電等によりトリップした場合に、信号を出力するトリップ検出スイッチ１１を備えたものである。

自動投入装置２はトリップした遮断器１を自動的に再投入するものであり、モータで駆動する遮断器操作アームによりトリップした遮断器１のハンドルをオフ位置にリセットした後、オン位置に操作するものである。また、遠隔地から自動投入装置に操作信号が入力された場合には、遮断器１のハンドル操作を遠隔操作にて行なうことが可能なものである。
遮断器操作アームの位置は、アーム監視部で監視して遮断器１のハンドルのオン・オフ・トリップの位置として制御部５に出力している。

また、前記自動投入装置２には、後述する遮断器計測手段及び自動投入装置計測手段により計測した計測信号を判定する制御部５と、判定した情報を外部に出力する信号出力部６が備えられている。

遮断器計測手段は、遮断器１の状態を計測するものであり、遮断器１がトリップしたことを検出するトリップ検出スイッチ１１と、遮断器１の負荷側配線１ａの漏電電流を検出するＺＣＴ１３及び電流を検出するＣＴ１２とからなり、各計測値は計測信号として制御部５に入力している。

自動投入装置計測手段は、自動投入装置２の状態を検出するものであり、
前記遮断器操作アームを駆動するモータの動作を検出する回転検出手段、
遮断器操作アームの位置検出手段、
無人基地局で作業する場合に遠隔操作を禁止する「作業中」と自動投入動作や遠隔操作を行う「自動／遠隔」との切替を行う切替スイッチ７の検出手段、
制御部５内部に設けられたメモリのエラーを検出するメモリエラー検出手段より構成されている。
制御部５は一定の時間（秒間隔）ごとに遮断器１と自動投入装置２の状態を記録するメモリを備えており、停電後の復電時の再投入動作の可否を判断している。メモリエラー検出手段はメモリへの記録が正常に行なわれているか否かを判断している。
なお、自動投入装置の遮断器操作アームは遮断器がトリップした後、制御部５がモータを駆動してトリップ位置に移動させる。さらに、トリップ原因が後述する過電流等の異常によるものでなければ、遮断器操作アームにより一旦、遮断器のハンドルをＯＦＦ位置に移動させてリセットした後、再投入を行うものである。

また、制御部５は
前記遮断器計測手段と自動投入装置計測手段に基づき
後述する状態信号の出力を指示すると共に、トリップ要因を判定して再投入を指示してモータを駆動するものである。

前記状態信号は、以下に示す６種類の信号からなる。
（状態信号Ｉ）は遮断器に過電流によりトリップした場合、漏電によりトリップした場合、間欠トリップが発生した場合に出力するものである。すなわち
遮断器に過電流が流れトリップした場合は、トリップ検出スイッチ１１が出力され、その時点のＣＴ１２の計測信号が定格の１１０％以上であれば、制御部５において遮断器に過電流が流れてトリップしたと認識され、状態信号（状態信号Ｉ）を出力する。
同様に漏電が発生した場合は、トリップした時点のＺＣＴ１３の計測信号が定格の１００％以上の場合に（状態信号Ｉ）を出力する。トリップと再投入が一定時間内に所定回数繰り返された（例えば、３０分以内に５回以上）場合は、間欠トリップが発生したと制御部５で認識され、いずれも状態信号（状態信号Ｉ）を出力する。
（状態信号II）は上記以外の原因で遮断器がトリップした場合に出力するものである。上記以外の原因で遮断器がトリップする場合は、主に雷サージ等による誤動作が挙げられる。
（状態信号III）は、無人基地局の自動投入システムが遠隔操作可能な状態にある場合に出力される状態信号である。
すなわち、（状態信号Ｉ）が出力していないこと、
遮断器１と自動投入装置２の状態を記録するメモリに異常（メモリエラー）が発生していないこと、
前記操作アームを駆動するモータが停止していること、自動投入装置に設けられた切替スイッチが「自動／遠隔」側に入れられ遠隔操作可能となっていることのすべての条件を満たした時に出力するものである。
（状態信号IV）は、遮断器に流れる電流が一定値を超えた場合に注意を促すために出力する信号であり、本実施形態ではＣＴ１２の計測信号が定格の８０％を超えた場合に出力するものとしている。
（状態信号Ｖ）は、遮断器に定格未満の漏電電流が流れ、一定値を超えた場合に注意を促すために出力する信号であり、本実施形態ではＺＣＴの計測信号が定格の３５％を超えた場合に出力するものとしている。
（状態信号VI）は、遮断器の接点が開いている場合に出力するものであり、自動投入装置のアームがオフ又はトリップの位置にある場合に出力される。
なお、（状態信号IV）及び（状態信号Ｖ）の定格に対する割合は設定により変更することが可能である。

前記６種類の状態信号は制御部５から信号出力部６に出力が指示され、
状態信号ごとに遠隔地の受信装置の信号受信部に接点出力される。

遠隔地の受信装置を示すものであり、状態表示手段４に入力された状態信号の組み合わせに応じてブレーカの状態表示を行うものである。
図2は入力される状態信号に応じた状態表示手段４の表示内容を示したものであり、状態判定手段３は、受信装置の信号受信部に接点出力された６種の状態信号をマトリックス的に組み合わせて、無人基地局の自動投入システムの状態が、
正常、
電源オフ、
漏電注意（トリップ前）、
過電流注意（トリップ前）、
不要トリップ（雷等）、
漏電発生によるトリップ、
過電流発生によるトリップ、
間欠トリップ異常、
手元操作（点検作業）中
のいずれかであることを判定するものであり、
判定した内容を表示部４で表示されるものである。
なお、受信装置は遠隔操作ボタンにより自動投入装置を遠隔操作することができる。

遠隔地の監視者は受信装置の表示部４に表示された内容に基づき、遮断器１の操作の可否を判断することができるものである。また、遠隔地の受信装置は状態判定手段５の判定により、遠隔操作ボタンの動作を無効化し、自動投入装置の遠隔操作を禁止することが可能なものである。

正常時には、制御部５は（状態信号III）のみを出力し、遠隔地の状態判定手段３は、遮断器１の接点はＯＮの状態で正常に通電されていると判定し、表示手段４に「通電中」と表示する。

遠方操作により遮断器１のハンドルがオフの位置にあるときは、制御部５は
（状態信号III）に加えて、接点１０が開いていることを示す（状態信号VI）を出力する。
これにより、遠隔地の状態判定手段３は、遮断器１の接点は自動投入装置によりオフの状態によりオフにされた場合であると判定し、表示手段４に「電源オフ」と表示される。この場合は、遠隔操作により自動投入装置を作動させて遮断器１のハンドルを操作することができる。
例えば、負荷側に接続された電子機器がスタック状態になったとき、一度電源を落とし、再投入することでスタック状態を解消できることがあるが、再投入時に他に異常がないことを表示手段４にて確認した後、再投入することができる。

定格未満の漏電が発生し、定格の３５％を超えた場合には、制御部５は
（状態信号III）及び定格未満の漏電が発生したことを示す（状態信号Ｖ）を出力する。このとき、遠隔地の状態判定手段３は、遮断器１は通電中であるが定格に満たない漏電を発生していると判定し、表示手段４に「漏電注意」と表示する。
この場合には、「漏電注意」の表示継続時間等を考慮して、必要に応じて無人基地局に作業員を派遣して漏電の原因及び対策を行う。無人基地局が山間地の場合は漏電故障に対する準備のみをして現場に行くことが可能となり、作業員の負担を軽減することができる。

電路に流れる電流が定格の８０％を超えたが定格の１１０％未満である場合には、制御部５は（状態信号III）の他に（状態信号IV）を出力し、遠隔地の状態判定手段３は、遮断器１は通電中であるが電流値が定格に近づいていると判定し、表示手段４に「過電流注意」と表示する。

雷サージ等により不要トリップが発生した場合には、制御部５は（状態信号II）、（状態信号III）及び、（状態信号VI）を出力し、遠隔地の状態判定手段３は、遮断器１はトリップしているが、電路に異常が発生したものではなく、一時的な要因（雷サージ等によるもの）であると判定し、表示手段４に「不要トリップ」と表示する。
この場合には、遮断器１は自動投入装置により自動的に再投入される。また遠隔地では遮断器のトリップが一時的な要因であったことを知ることができる。

漏電発生によるトリップが発生した場合には、制御部５は（状態信号Ｉ）、（状態信号Ｖ）、（状態信号VI）を出力し、遠隔地の状態判定手段３は、遮断器１は漏電発生によるトリップしていると判定し、表示手段４に「漏電発生」と表示する。
この場合には、判定手段３が（状態信号Ｉ）が入力されていることにより何らかの異常が発生したと判断し、遠隔操作により自動投入装置を作動させて遮断器１のハンドルを操作することを禁止する。
また、遠隔地の表示手段４により異常の原因が漏電であることを知ることができるので、無人基地局に作業員を派遣して原因及び対策を行う時に、漏電故障に対する準備のみをして現場に行くことが可能となり、作業員の負担を軽減することができる。

過電流発生によるトリップが発生した場合には、制御部５は
（状態信号Ｉ）、（状態信号IV）、（状態信号VI）を出力し、
遠隔地の状態判定手段３は、遮断器１は過電流発生によるトリップしていると判定し、表示手段４に「過電流発生」と表示する。
この場合にも、判定手段３が（状態信号Ｉ）が入力されていることにより何らかの異常が発生したと判断し、遠隔操作により自動投入装置を作動させて遮断器１のハンドルを操作することを禁止する。
また、遠隔地の表示手段４により異常の原因が過電流であることを知ることができるので、無人基地局に作業員を派遣して原因及び対策を行う時に、過電流に対する準備のみをして現場に行くことが可能となり、作業員の負担を軽減することができる。

漏電及び過電流以外の原因で遮断器１がトリップした場合は、
その後、自動投入装置により再投入されるが、トリップ及び再投入を規定回数繰り返した場合には電路に何らかの異常があると判定され、間欠トリップとして異常判定される。
間欠トリップによる異常が発生した場合には、制御部５は
（状態信号Ｉ）、（状態信号VI）を出力し、
遠隔地の状態判定手段３は、遮断器１は間欠トリップによる異常と判定し、表示手段４に「間欠トリップ異常」と表示する。
この場合にも、判定手段３が（状態信号Ｉ）が入力されていることにより何らかの異常が発生したと判断し、遠隔操作により自動投入装置を作動させて遮断器１のハンドルを操作することを禁止する。
そして、必要に応じて無人基地局に作業員を派遣して原因の究明及び対策を行う。

無人基地局側で点検作業をしている場合には、作業者は自動投入装置の手元操作のスイッチを「作業中」とする。
この場合には、制御部５は（状態信号III）を出力しないので、異常発生を知らせる（状態信号Ｉ）が出力されていなくても、判定手段３は遠隔操作により自動投入装置を作動させて遮断器１のハンドルを操作することを禁止する。
また表示手段４に「点検作業中」と表示する。

上記したように、本発明では、遮断器計測手段と自動投入装置計測手段により計測した複数の計測信号を遠隔地に接点出力するとともに、前記各計測手段により計測信号を制御部で判定し、異常と判定した場合に信号出力部６より状態信号として出力するものとしたので、別途通信装置を必要とせずに遮断器１の状態を遠隔地で把握できるものである。

次に、本発明に係る自動投入システムの過電流が発生した場合の動作を図３に示すタイムチャートを参照して説明する。

通常通電時においては、（状態信号III）のみが出力されて、「正常」の表示が表示手段４には「正常」の表示がされている。

続いて、図３に示すように、ＣＴ１２より検出される電流値が定格の８０％を超えた場合は、制御部５は事前過電流が発生したと判断して、（状態信号IV）が信号出力部６より出力する。
このとき、遠隔地の判定手段３は（状態信号III）と（状態信号IV）とが入力されることにより、「過電流注意」の表示がされる。
その後定格過電流の８０％以下となれば（状態信号IV）は出力されなくなるが、再度電流値が増加して定格電流を上回った場合には遮断器１はバイメタル装置等により過電流を検出して遮断器１がトリップする。

このとき遮断器１の接点１０が開くと共に、ＣＴ１２が定格の１１０％の電流値を遮断の直前に検出していたことをメモリに記録していれば、制御部５は過電流が発生したと判断して以降の再投入動作を禁止する。
この場合、制御部５は前述した（状態信号Ｉ）、（状態信号VI）を出力する。また定格の８０％で出力される（状態信号IV）は既に出力されているが、ブレーカがトリップした時にＣＴ１２の値が定格の１１０％を超えていれば、その後出力を保持するようにしている。
したがって、遠隔地の判定手段３は遮断器１のトリップの原因が過電流によるものであることを判定し、「過電流発生」の表示を行なう。
遮断器１が過電流によりトリップしたことが判断でき、その後必要な措置を迅速にとることができる。

一方、雷サージ等による誤動作が発生した場合の動作を図４に示すタイムチャートを参照して説明する。

図４に示すように、雷サージ等により遮断器１がトリップ（誤動作）した場合には、遮断器１の接点１が開くので、（状態信号VI）が出力される。また、過電流及び漏電が発生していないため、（状態信号II）、（状態信号III）が出力される。

次に、自動投入装置は自動的に再投入動作を行なう。
この場合に、遮断器操作アームを駆動するモータが動作しているときは（状態信号III）を出力しないので、遠隔地より、遮断器１を遠隔操作することができない。

そして、ＣＴ、ＺＣＴ、間欠タイマ及び回数の値が設定値内であれば、自動投入装置は再投入動作を繰り返すが、間欠タイマが一定時間内の回数が設定値を超えたとき、すなわち、トリップと再投入が一定時間内に所定回数繰り返された場合（例えば３０分以内に５回以上）は、（状態信号Ｉ）が出力されて（状態信号III）出力されなくなり再投入を禁止する。

この場合、制御部５は前述した（状態信号Ｉ）及び（状態信号VI）を出力ため、遠隔地の表示手段４には「間欠トリップ異常」が表示され、遮断器１が間欠トリップによる異常が発生したことを判断でき、その後必要な措置を迅速にとることができる。

本発明の実施形態の無人基地局に設置した遮断器と自動投入装置を示すブロック図。 本発明の実施形態の遠隔地の自動投入システムの状態を判断する状態判定手段と表示手段を示すブロック図。 過電流による異常トリップの場合の動作を説明するタイムチャート。 間欠トリップによる異常トリップの場合の動作を説明するタイムチャート。

符号の説明

１ 遮断器
２ 自動投入装置
３ 制御部

Claims (2)

1. 遮断器を自動投入する自動投入装置に
   遮断器の状態を計測する遮断器計測手段と
   自動投入装置の状態を検出する自動投入装置計測手段と
   を備えた自動投入システムであって、
   前記遮断器計測手段と自動投入装置計測手段により計測した計測信号を
   自動投入システムの状態を表す複数の状態信号として信号出力手段により対応する複数の信号線を介して遠隔地に出力して、
   この遠隔地において前記複数の状態信号をマトリックス的に組み合わせて自動投入システムの状態を判断する状態判定手段を備えた
   ことを特徴とする自動投入システム。
2. 遮断器計測手段と自動投入装置計測手段にて計測した複数の計測信号を制御部で異常判定し状態信号として信号出力手段により出力する請求項１に記載の自動投入システム。

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